• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2007년도 정기 학술대회 논문집
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• pp.663-668
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• 2007

An enhanced first shear deformation theory for composite plate is developed. The detailed process is as follows. Firstly, the theory is formulated by modifying higher order zigzag theory. That is, the higher order theory is separated into the warping function representing the higher order terms and lower order terms. Secondly, the relationships between higher order zig-zag field and averaged first shear deformation field based on the Reissner-Mindlin's plate theory are derived. Lastly, the effective shear modulus is calculated by minimizing error between higher order energy and first order energy. Then the governing equation of FSDT is solved by substituting shear modulus into effective shear modulus. The recovery processing with the nodal unknown obtained from governing equation is performed. The accuracy of the present proposed theory is demonstrated through numerical examples. The proposed method will serve as a powerful tool in the prediction of laminated composite plate.

• Smart Structures and Systems
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• 제5권5호
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• pp.531-546
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• 2009

In the present analysis, the spline finite strip with higher-order shear deformation is formulated for the static analysis of piezoelectric composite plates. The proposed method incorporates Reddy's third-order shear deformation theory, Touratier's "Sine" model, Afaq's exponential model, Cho's higher-order zigzag laminate theory, as well as the classic plate theory and the first-order plate theory. Thus, the analysis can be conducted based on any of the above-mentioned theories. The selection of a specific method is done by simply changing a few terms in a 2 by 2 square matrix and the results, obtained according to different plate theories, can be compared to each other. Numerical examples are presented for piezoelectric composite plates subjected to mechanical loading. The results based on different shear deformation theories are compared with the three-dimensional solutions. The behaviours of piezoelectric composite plates with different length-to-thickness ratios, fibre orientations, and boundary conditions are also investigated in these examples.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.25-32
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• 1988

본 연구에서는 8절점 28자유도를 갖는 사각형 고차 판 유한 요소를 면내고차 변위를 고려하여 3차원 연속체로부터 유도하였다. 요소매트릭스들은 판의 운동방정식으로부터 Galerkin 가중잔차법으로 유도하고 감차적분을 수행하여 구하였다. 고차 판 유한요소를 이용하여 판의 처짐해석과 자유진동해석을 수행한 결과 판의 두께와 경게조건에 관계없이 매우 정확한 결과를 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.1-10
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• 1988

본 연구에서는 고차 판 유한요소의 판의 기하학적 비선형 해석에의 적용성을 고찰한다. 고차판요소는 3 차원 연속체로부터 Total Lagrangian 형태로 나타낸 운동방정식을 이산화하고 고차 판이론을 도입하여 유도한다. 유한변형을 고려한 기하학적 비션형 방정식은 Newton-Raphson반복법으로 내력벡터를 선형화하여 강도매트릭스를 반복계산하여 푼다. 요소매트릭스는 shear locking 현상을 피하기 위하여 Gauss 적분법을 이용한 선택적 감차적분으로 계산한다. 여러가지 예제해석을 통하여 고차 판요소의 효율성과 정확도를 고찰하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제53권6호
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• pp.1143-1165
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• 2015

In this work, various higher-order shear deformation plate theories for wave propagation in functionally graded plates are developed. Due to porosities, possibly occurring inside functionally graded materials (FGMs) during fabrication, it is therefore necessary to consider the wave propagation in plates having porosities in this study. The developed refined plate theories have fewer number of unknowns and equations of motion than the first-order shear deformation theory, but accounts for the transverse shear deformation effects without requiring shear correction factors. The rule of mixture is modified to describe and approximate material properties of the functionally graded plates with porosity phases. The governing equations of the wave propagation in the functionally graded plate are derived by employing the Hamilton's principle. The analytic dispersion relation of the functionally graded plate is obtained by solving an eigenvalue problem. The effects of the volume fraction distributions and porosity volume fraction on wave propagation of functionally graded plate are discussed in detail. The results carried out can be used in the ultrasonic inspection techniques and structural health monitoring.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제73권3호
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• pp.259-269
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• 2020

In this paper, bending-stretching analysis of thick functionally graded piezoelectric rectangular plates is studied using the higher-order shear and normal deformable plate theory. On the basis of this theory, Legendre polynomials are used for approximating the components of displacement field. Also, the effects of both normal and shear deformations are encountered in the theory. The governing equations are derived using the principle of virtual work and variational approach. It is assumed that plate is made of piezoelectric materials with functionally graded distribution of material properties. Hence, exponential function is used to modify mechanical and electrical properties through the thickness of the plate. Finally, the effect of material properties, electrical boundary conditions and dimensions are investigated on the static response of plate. Also, it is shown that results of the presented model are close to the three dimensional elasticity solutions.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권3호
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• pp.305-330
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• 2022

This article aims to investigate the static deflection and stress analysis of bi-directional functionally graded porous plate (BDFGPP) modeled by unified higher order kinematic theories to include the shear stress effects, which not be considered before. Different shear functions are described according to higher order models that satisfy the zero-shear influence at the top and bottom surfaces, and hence refrain from the need of shear correction factor. The material properties are graded through two spatial directions (i.e., thickness and length directions) according to the power law distribution. The porosities and voids inside the material constituent are described by different cosine functions. Hamilton's principle is implemented to derive the governing equilibrium equation of bi-directional FG porous plate structures. An efficient numerical differential integral quadrature method (DIQM) is exploited to solve the coupled variable coefficients partial differential equations of equilibrium. Problem validation and verification have been proven with previous prestigious work. Numerical results are illustrated to present the significant impacts of kinematic shear relations, gradation indices through thickness and length, porosity type, and boundary conditions on the static deflection and stress distribution of BDFGP plate. The proposed model is efficient in design and analysis of many applications used in nuclear, mechanical, aerospace, naval, dental, and medical fields.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.95-100
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• 2008

대칭 및 비대칭 적층판의 거동을 연구하기 위하여 가변형률과 고차전단변형이론을 바탕으로 4절점 판 유한요소(HSA4)를 개발하였다. 개발된 판 요소는 적층 판의 두께 방향으로 나타나는 전단변형의 포물선 분포를 고려하기 위하여 Reddy의 고차전단변형이론을 도입하였다. 특히 전단변형을 고려한 판 요소에서 발생하는 전단과대현상을 해결하기 위하여 가변형률을 채용하였다, 본 연구를 통하여 개발한 판요소는 고차전단변형이론을 도입하여 각 절점당 7개의 자유도를 가지므로 요소전체에 28개의 자유도로 판의 변형을 표현하게 된다. 개발된 유한요소의 성능을 검증하고 우수성을 보여주기 위해 다양한 두께를 가지는 대칭 및 비대칭 적층 판에 대한 수치해석을 수행하였으며 그 결과를 다른 고차전단변형이론에 의해 도출된 참고해들과 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.65-73
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• 1987

본(本) 연구(硏究)에서는 면내(面內) 고차(高次) 수평변위(水平變位)를 고려(考慮)한 6절점(節點) 21자유도(自由度)를 갖는 판(板) 유한요소(有限要素)를 Galerkin 가중잔차법(加重殘差法)으로 3차원(次元) 연속체(連續體)로부터 유도(誘導)하고 있다. 요소(要素)의 강성행렬(剛性行列)과 질량행렬(質量行列)은 판의(板) 운동방정식(運動方程式)을 이산화(離散化)(discretization)하여 ($3{\times}3$) Gauss 적분점(積分點)을 이용(利用)한 감차(減次) 적분(積分)을 수행(遂行)하여 구하였다. 본(本) 고차(高次) 판(板) 유한요소(有限要素)의 정확도(正確度)와 효율성(効率性)을 고찰(考察)하기 위하여 여러가지 경계조건(境界條件)을 갖는 정사각형(正四角形) 판(板)의 처짐해석(解析)을 수행(遂行)한 결과(結果), 판(板)의 두께에 관계없이 월등(越等)한 정확도(正確度)를 나타내었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제5권3호
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• pp.65-74
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• 2005

본 연구에서는 사각형 모듈의 인발성형된 복합재료 바닥판의 휨 거동에 대한 해석 모델을 개발하였다. FRP 바닥판의 해석 모델은 FSDT 평판 이론을 기반으로 임의 적층각을 지닌 FRP 바닥판의 처짐을 예측할 수 있었다. 수치적 예제에서는 네 변이 단순 지지된 등분포 하중을 받는 사각형 모듈의 FRP 바닥판을 2차원 평판 유한 요소해석을 적용하여 수행하였고, 해석 결과에 대해서는 바닥판 길이-높이의 비와 화이버 각도의 변화에 따른 효과에 대해 역점을 두고 다루었다. 연구 결과, 본 연구에서 제안한 해석 모델이 FRP 바닥판의 휨 거동을 해석하고 예측하는데 효과적이고 정확하다는 것이 입증되었다. 또한, FRP 바닥판의 높이가 높아질수록 plate 해석 이론에 있어서 일차전단변형이론(First order Shear Deformable laminated plate Theory : FSDT)이 아닌 고차전단변형(Higher order Shear Deformable plate Theory : HSDT)의 필요성에 대해 언급하였다.